1. Определение перспективной интенсивности движения.

Исходные данные для примерного расчета: Интенсивность движения на перспективу в 20 лет рассчитывают по результатам титульных экономических обследований с учетом прогнозов изменения состава движения и эксплуатационных показателей работы парка автомобилей. По этим данным на проектируемой дороге ожидается грузонапряженность перегона Q_г = 1360 тыс. нетто т/год.

Ориентировочно в составе движения на перспективу ожидается 25% грузовых автомобилей малой грузоподъемности (менее 2,5 т), 55% средней (от 2,5 до 5 т) и 20 большой грузоподъемности (более 5 т).

Интенсивность движения - количество транспортных средств, которые прошли в обоих направлениях через сечение дороги за единицу времени (час или сутки). Если дорога имеет разделительную полосу и встречные потоки изолированы друг от друга, то суммарная интенсивность встречных направлений не определяет условий движения, а характеризует лишь суммарную работу дороги как сооружения. Для таких дорог интенсивность движения имеет самостоятельное значение в каждом направлении. При регистрации движения в городских условиях имеет значение интенсивность на полосах движения или так называемая удельная интенсивность. Понятие "приведенная" интенсивность движения используется для более точных расчетов о пропускной способности дороги.

Макcимальное чиcло легковых автомобилей, которое может проехать по одной полоcе дороги за один чаc не превышает 2000 автомобилей. Самая выcокая в мире плотноcть движения в конце 90- х годов отмечалась в Сингапуре - 81; в Великобритании - 62; в Японии - 23; США - 27 автомобилей на 1 км. дороги. Самая высокая плотность дорожного движения считается в Гонконге, на 867 миль уличной сети здесь приходится 300 автомобилей, что составляет 13,6 футов (около 4 м) на каждый автомобиль.

Интенсивность движения грузовых автомобилей (авт/сут), выполняющих основной объем перевозок,

,

где q_ср – средняя грузоподъемность автомобилей, т;

γ – коэффициент использования грузоподъемности автомобилей. Обычно γ=0,78 – 0,9 (примем γ=0,8) коэффициент использования грузоподъемности, определяемый делением массы фактически перевезенного груза на грузоподъемность автомобиля;

β – коэффициент использования пробега автомобилей, который принимается в пределах 0,55 – 0,65 (примем β=0,60) коэффициент использования пробега, который определяется делением пробега автомобиля с грузом на его общий пробег;

Т_раб – расчетное число дней работы автомобильного транспорта в году. Для дорог общегосударственного и республиканского значения Т_раб=275 дней.

Среднюю грузоподъемность автомобилей в потоке получим по формуле

,

где α_n – доля автомобилей каждой группы в составе потока грузовых автомобилей.

В нашем случае

т.

Тогда среднегодовая суточная интенсивность движения грузовых автомобилей на дороге составит:

авт/сут.

Интенсивность грузовых автомобилей, выполняющих мелкие перевозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию производства и населения N_x и специальных автомобилей N_c (краны, автопогрузчики, гудронаторы, техпомощи, буровые машины, трайлеры, рефрижераторы и т. п.), принимаем в долях от потока основных грузовых автомобилей:

; ,

Для дорог в густонаселенной местности с высокоразвитыми производительными силами (с расстоянием между населенными пунктами 10 км и менее) принимают коэффициенты: a=0,35; b=0,10. Следовательно:

авт/сут;

авт/сут.

При отсутствии специальных обследований и анализа интенсивности движения легковых автомобилей N_Л и автобусов N_а ее рекомендуется рассчитывать в долях от суммарной интенсивности движения автомобилей, занятых на перевозке грузов и хозяйственном обслуживании:

,

,

В густонаселенной местности, описанной выше, принимают с=0,8 и d=0,2. Тогда:

авт/сут;

авт/сут.

Суммарная годовая суточная интенсивность движения

.

В нашем случае

авт/сут.

Автомобильная дорога с таким значительным транспортным потоком должна быть отнесена к I категории.

В качестве расчетной часовой интенсивности движения принимают среднюю интенсивность за наиболее напряженные в течение суток 10 дневных часов, которая приблизительно равна (коэффициент перехода от суточной к часовой интенсивности движения может иметь значения в пределах 0,076 – 0,1.):

авт/ч.

Таблица 3

№ шиф-ра	Тип автомобиля	Марка автомобиля	Интенсивность движения, авт/сут	Расчетная скорость движения, км/ч
	Легковые	ЗАЗ-Таврия	550	80
1		ВАЗ-2106	4070	100
2		ГАЗ-3110	2532	125
3		ЗИЛ-5301	49	48
		Всего	7201
5	Автобусы	ГАЗ-2217	242	60
6		ПАЗ-3205	700	55
7		ЛиАЗ-5256	857	55
		Всего	1799
8	Грузовые	УАЗ-452	1500	75
9		ГАЗ-3302	1550	45
0		ЗИЛ-433362	1700	60
1		МАЗ-500	1460	45
		Всего	6210
2	Автопоезда (тягач и прицеп)	МАЗ-500А и МАЗ-866	405	30
3		КамАЗ-5320 и ГКБ-8350	125	22
4		КрАЗ-258 и С-652	90	40
		Всего	620
		Итого	18004авт/сут

При расчете интенсивности движения для периода максимальных перевозок среднегодовую суточную интенсивность движения умножают на коэффициент сезонной неравномерности перевозок, определяемый по формуле

,

где Q_мес – объем перевозок наиболее напряженного в году месяца, тыс. т.

По данным экономических исследований Q_мес=240 тыс. т. Следовательно,

,

Таким образом, расчетная максимальная среднесуточная интенсивность движения

авт/сут

Результаты расчета интенсивности движения с учетом коэффициента η

Расчетная скорость

r_k –радиус качения колес

n_max-число оборотов коленчатого вала

i₀-передаточное число главной передачи

i_k-передаточное число коробки передачи

Рассчитаем расчетную скорость для каждой передачи ЗИЛ-5301

_;

_;

_;

_.

Рассчитаем расчетную скорость для каждой передачи КамАз-5320

_;

_;

_;

_;

_.

2. Разработка технических условий для проектирования плана,

продольного и поперечного профилей автомобильной дороги.

Обоснование продольного уклона дороги

для смешанного транспортного потока

Исходные данные: В соответствии с расчетом перспективной интенсивности и состава движения за исходные данные для разработки технических условий приняты:

тип покрытия – усовершенствованное капитальное (цементобетонное или асфальтобетонное);

перспективная интенсивность и состав движения – в соответствии с (согласно шифра по последней цифре зачетной книжки).

При наличии динамических характеристик автомобилей продольный уклон можно определять графо-аналитическим методом.

Таблица 4

Типы автомобилей	F, м^2	К, кг/м^3	Типы автомобилей	F, м^2	К, кг/м^3
Легковые	1,6-2,6	0,15-0,34	Грузовые с кузовом бортовая платформа	3,0-5,3	0,55-0,60
Автобусы	3,5-7,0	0,42-0,50	Фургон	3,5-8,0	0,38-0,80

Так как расчет продольного уклона мы ведем при равномерном движении автомобиля с постоянной скоростью, то δ_j становится равным нулю, т. е.

,

Динамический фактор при определении продольного уклона находят по графикам, изображающим зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на всех его передачах. Такие графики (рис. 1) принято называть динамическими характеристиками.

Коэффициент сопротивления качению для усовершенствованных видов покрытий при скоростях движения до 50 км/ч практически не меняется и может быть принят постоянным (при ровном состоянии покрытий), равным 0,007 – 0,012, а при скоростях свыше 50 км/ч необходимо ввести исправленное значение, применяя эмпирическую формулу:

,

где v – скорость движения автомобиля, км/ч;

f₀ – коэффициент сопротивления качению при скоростях до 50 км/ч.

При определении продольного уклона дороги принимаем f₀=0,010.

Величина силы сопротивления качению (обозначим Рк) может быть определена по формуле:

Pк = f*G,

где Pк - сила сопротивления качению в кг;

G - вес автомобиля в кг;

f - коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил деформации шин и грунта, а также трение между ними в различных дорожных условиях.

Покрытие	Значение f
Колесо с шиной
Асфальтобетон	0,01
Бетон, мелкая брусчатка	0,015
Гравийное укатанное с дёгтевой пропиткой	0,02
Щебёночное	0,025
Грунтовое укатанное	0,05
Грунтовое размокшее	0,1
Пахота	0,15-0,35

Тогда по расчетной скорости и динамическим характеристикам находим значения динамических факторов и вычисляем наибольшие продольные уклоны для автомобилей каждой марки по формуле

,

_{Рассчитаем коэффициент сопротивления для каждой передачи ЗИЛ-5301}

_;

.

Так же рассчитаем и для остальных передач:

f₂₈=0,01; f₄₈=0,01; f₇₅=0,0125; f₉₆=0.0146

Рассчитаем коэффициент сопротивления для каждой передачи КамАЗ-5320

Также рассчитаем и для остальных передач:

f₁₄=0.007; f₂₂=0.0082; f₃₆=0,0098; f₅₅=0.0105

Наибольший продольный уклон для ЗИЛ-5301

_{Так же рассчитаем Imax для остальных передач}

i_max4=97%; i_max5=85%, для остальных передач рассчитать нельзя, так как продольный уклон превышают 100%.

Результаты аналогичных расчетов для автомобилей других марок записываем в табл. 5.

Таблица 5

Марка автомобиля	D, Н/Н	V, км/ч	fv	imax, ‰	Скорость движения при уклоне 30‰, км/ч
ЗИЛ-5301	0.05	48	0.001	95	130

Из приведенных в табл. 5 данных видно, что большинство автомобилей могут двигаться по дороге с продольным уклоном 30‰ с расчетными скоростями движения. При этом скорости легковых автомобилей будут находиться в пределах 110 – 150 км/ч (в зависимости от марки автомобиля).

Для уточнения скоростей движения автомобилей решим обратную задачу – определим дорожные сопротивления, вычислим динамический фактор и по динамическим характеристикам найдем равновесные скорости движения:

,

Полученное значение наибольшего продольного уклона должно обеспечивать возможность движения автомобилей на подъемах без пробуксовывания. Это условие будет обеспечено, если принятые при расчете продольного уклона 30‰ динамические факторы не будут превышать значений динамических факторов, вычисленных по условиям сцепления D_сц, которые определяются удельной силой сцепления F_сц, возникающей в площади контакта ведущих колес автомобиля с покрытием.

Рис. 1. Динамические характеристики легковых автомобилей:

а - ВАЗ - 2106; б - ГАЗ - 3110; в – ЗИЛ – 5301БС; Ι- Ι V - передачи

Так как F_сц=φ₁G_сц, то

,

где φ₁ – коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с поверхностью дорожного покрытия;

G_сц – часть веса, приходящаяся на ведущую ось автомобиля (сцепной вес), Н, В моем автомобиле она равна 2 177 кг.

G – полный вес автомобиля, Н.

При расчетах динамических факторов по сцеплению обычно принимают неблагоприятное для движения мокрое и грязное состояние покрытия, при котором коэффициент сцепления равен 0,18 – 0,20.

Тогда для автомобиля ЗИЛ-5310 с основными характеристиками G=3695 кН, G_сц=7,4 кН, F=0,8·ВН=0,8·2,2·0,4=0,704 м²; К=25 кг/м³, v=48 км/ч:

Сила сопротивления воздуха:

Где Р — плотность воздуха и равно 1,2 при ясной погоде,

S — площадь поперечной проекции автомобиля и равно F,

С-коэффициент аэродиномического сопротивления 0.3 для большенства автомобилей.

Н;

.

Продольный уклон, который автомобиль Зил-5301 может преодолеть без буксования,

или 85‰.

Аналогичные расчеты, выполненные для других автомобилей, сведены в табл. 6.

Таблица 6

Марка автомобиля		PВ		Dсц	, ‰
ЗИЛ-5301БС	0,589	292	0,079	0,038	85

Как видно из таблицы 5, для всех рассмотренных автомобилей продольные уклоны из условия недопущения буксования оказываются выше уклонов, вычисленных по силе тяги.

Следовательно, за расчетный продольный уклон следует принять 30‰.